Kondenzatori i baterije - u čemu je razlika
Čini se da baterije i kondenzatori rade u biti istu stvar - oboje pohranjuju električnu energiju da bi je zatim prenijeli na opterećenje. Čini se upravo tako, u nekim slučajevima kondenzator se obično ponaša kao baterija malog kapaciteta, npr. u izlaznim krugovima raznih pretvarača.
Ali koliko često možemo reći da se baterija ponaša kao kondenzator? Nikako. Glavna zadaća baterije u većini primjena je dugotrajno akumulirati i skladištiti električnu energiju u kemijskom obliku, zadržati je, kako bi je zatim brzo ili polako, odmah ili više puta, predala opterećenju. Glavna zadaća kondenzatora u nekim sličnim uvjetima je kratkotrajno pohraniti električnu energiju i prenijeti je na opterećenje s potrebnom strujom.
To jest, za tipične primjene kondenzatora, obično nema potrebe za zadržavanjem energije onoliko dugo koliko baterije često zahtijevaju. Bit razlika između baterije i kondenzatora leži u uređaju oba, kao iu načelima njihova rada.Iako se izvana nepoznatom promatraču može činiti da bi trebali biti raspoređeni na isti način.
Kondenzator (od latinskog condensatio - "akumulacija") u svom najjednostavnijem obliku - par vodljivih ploča sa značajnim područjem, odvojenih dielektrikom.
Dielektrik koji se nalazi između ploča može akumulirati električnu energiju u obliku električnog polja: ako se na pločama pomoću vanjskog izvora stvori EMF potencijalna razlika, tada je dielektrik između ploča polariziran jer će naboji na pločama svojim električnim poljem djelovati na vezane naboje unutar dielektrika, a ti električni dipoli (vezani parovi naboja unutar dielektrika) usmjereni su tako da pokušavaju kompenzirati svojim ukupnim električno polje, polje naboja koji su prisutni na pločama zbog vanjskog izvora EMF-a.
Ako se sada vanjski izvor EMF-a iz ploča isključi, tada će polarizacija dielektrika ostati - kondenzator će ostati napunjen neko vrijeme (ovisno o kvaliteti i karakteristikama dielektrika).
Električno polje polariziranog (nabijenog) dielektrika može izazvati kretanje elektrona u vodiču ako zatvore ploče. Na taj način kondenzator može brzo prenijeti energiju pohranjenu u dielektriku na opterećenje.
Kapacitet kondenzatora je što je veća površina ploča i što je veća dielektrična konstanta dielektrika. Isti parametri se odnose na maksimalnu struju koju kondenzator može primiti ili dati tijekom punjenja ili pražnjenja.
Baterija (od lat. acumulo skupljati, gomilati) radi na potpuno drugačiji način od kondenzatora.Princip njegovog djelovanja više nije u polarizaciji dielektrika, već u reverzibilnim kemijskim procesima koji se odvijaju u elektrolitu i na elektrodama (katodi i anodi).
Na primjer, tijekom punjenja litij-ionske baterije, litijevi ioni pod djelovanjem vanjskog EMF-a iz punjača koji se primjenjuje na elektrode ugrađuju se u grafitnu rešetku anode (na bakrenoj ploči), a kada se isprazne, vraćaju se u aluminijska katoda (npr. od kobalt oksida).Stvaraju se veze. Električni kapacitet litijske baterije bit će to veći što je više litijevih iona ugrađeno u elektrode tijekom punjenja i napušta ih tijekom pražnjenja.
Za razliku od kondenzatora, ovdje postoje neke nijanse: ako se litijeva baterija puni prebrzo, tada ioni jednostavno nemaju vremena da se ugrade u elektrode i formiraju se krugovi metalnog litija, što može pridonijeti kratkom spoju u bateriju. A ako bateriju ispraznite prebrzo, katoda će brzo propasti i baterija će postati neupotrebljiva. Baterija zahtijeva strogo poštivanje polariteta tijekom punjenja, kao i kontrolu vrijednosti struja punjenja i pražnjenja.